VARIAÇÕES DE ÁREA DAS GELEIRAS DA COLÔMBIA E DA VENEZUELA ENTRE 1985 E 2015, COM DADOS DE SENSORIAMENTO REMOTO

As geleiras tropicais do norte andino têm apresentado retração desde o fim da Pequena Idade do Gelo (séc. XVI-XIX), retração esta que se acentuou a partir da segunda metade do século XX. Neste estudo, a variação de área das geleiras na Colômbia e Venezuela foi mapeada a partir de imagens Landsat adquiridas entre 1985 e 2015. Atualmente, na Colômbia, há geleiras na Sierra Nevada de Santa Marta, na Sierra Nevada del Cocuy e nos vulcões do Nevado del Ruiz, Santa Isabel, del Tolima e del Huila, enquanto na Venezuela, resta apenas uma massa de gelo na Sierra Nevada de Mérida. A extensão de cada geleira foi mapeada através do método Normalized Difference Snow Index (NDSI). Após a aplicação de um limiar, foram obtidos os polígonos com as áreas de gelo de cada geleira. Em 1985/1986, a soma das áreas das sete geleiras estudadas correspondia a 92,84 km², enquanto no último ano estudado (2015/2016) esse valor passou para 36,97 km². A redução de área ocorreu em todas as geleiras analisadas, com taxas de retração anual variando entre 2,49% a.a. e 8,46% a.a

The use of snowline altitude of mountain glaciers as indicators of climate change in the tropical Andes from remote sensing data: a case study on Nevado Sajama, Bolivia

Abstract. This paper describes the application of remote sensing for the estimation of the snowline equilibrium altitudes of mountain glaciers in the outer tropics and the use of snowline altitudes as a valuable approximation of the equilibrium line altitude of the year and hence to get the most proximal estimation of annual mass balance changes. In this case study, we used the images from Landsat series -MSS, TM, ETM+ and Landsat 8 -images of the Nevado Sajama in the Western Cordillera in Bolivia. Snowline altitude of a selected outlet glacier of the study site for each year during the dry season was calculated and the maximum snowline calculated during the dry season can be taken as the equilibrium line altitude of the year. Anomalies in precipitation and air temperature were calculated and compared with the observed differences in the calculated annual snowline changes. We also considered three ocean-atmospheric oscillations in the Pacific -ENSO, PDO and AAO. It is found that the snowline altitude of this mountain glacier have been fluctuated with the cold and warm regimes of ENSO and PDO. It is hypothesized that the retreat of this mountain glacier in the Western Cordillera is not as rapid as the Eastern Cordillera in the outer tropics, probably due to the cold regimes of PDO and high altitude of the Nevado Sajama retards the rapid ablation in this region

Identificação da influencia do El Niño: oscilação sul e oscilação decenal do Pacífico sobre as geleiras andinas tropicais usando sensoriamento remoto e parâmetros climáticos

Nas últimas décadas, particularmente desde a década de 1970, testemunhou-se um rápido recuo das geleiras em várias partes dos Andes tropicais. Uma tendência de aquecimento foi observada na região durante o mesmo período, com um hiato recente desde no início de 2010. No entanto, este hiato pode não ser o principal fator a influenciar as observações de aquecimento e recuo das geleiras em altitudes elevadas nos Andes tropicais. Com o surgimento de imagens de alta resolução espacial e espectral, e de modelos digitais de elevação (MDE) de alta resolução, agora é possível compreender as mudanças multitemporais das geleiras, o que era difícil de realizar utilizando as técnicas tradicionais e os dados de baixa resolução. Neste trabalho foram calculadas as variações da linha de neve das geleiras selecionadas ao longo dos Andes tropicais desde o início de 1980. A linha de neve máxima observada durante a estação seca (inverno austral) nos trópicos pode ser considerada como equivalente à linha de equilíbrio que separa a zona de acumulação da zona de ablação. A fim de reduzir o erro na estimativa da linha de neve foram consideradas somente as geleiras com declividades menores que 20o. Dependendo da região estudada e da presença de cobertura de nuvens, foram selecionadas imagens de várias fontes. As imagens da série Landsat (MSS, TM, ETM+ e OLI), EO1 OLI, ASTER e IRS LISS III foram usadas junto com MDE do ASTER GDEM-v2. Três bandas espectrais (TM5 - infravermelho médio, TM4- infravermelho próximo e TM2 - verde) foram utilizadas para calcular a linha de neve durante a estação seca, aplicando limiares adequados para TM4 e TM2. Os conjuntos de dados meteorológicos de várias fontes também foram analisados para observar as mudanças na precipitação, na temperatura e na umidade que influenciam os parâmetros glaciológicos como: o balanço de massa e a linha de equilíbrio. Geleiras representativas nos trópicos internos e trópicos externos foram consideradas separadamente dentro de um novo quadro, que foi baseado na precipitação, umidade e condições de temperatura ao longo da América do Sul. Neste âmbito, os Andes tropicais são classificados em trópicos internos, trópicos externos úmidos do norte, trópicos externos úmidos do sul e os trópicos externos secos. O Vulcão Cotopaxi no Equador (trópicos internos), o Nevado Caullaraju-Pastoruri que é uma geleira na Cordilheira Branca no Peru (trópicos externos úmidos do norte), o Nevado Cololo na Cordilheira Apolobamba na Bolívia (trópicos externos úmidos do sul), o Nevado Coropuna na Cordilheira Ampato no Peru e o Nevado Sajama na Cordilheira Ocidental da Bolívia (trópicos externos secos) são as geleiras representativas de cada grupo consideradas neste estudo. As geleiras tropicais nos trópicos internos, especialmente as situadas perto da Zona de Convergência Intertropicais (ZCIT), são mais vulneráveis a aumentos na temperatura e menos sensíveis a variações na precipitação. Em contraste, as geleiras nos trópicos externos respondem à variabilidade de precipitação muito rapidamente em comparação com a variação de temperatura, particularmente quando se deslocam para as regiões subtropicais. A dependência do balanço de massa sobre as características de sublimação também aumenta a partir dos trópicos internos para os trópicos externos. As condições de aquecimento, com maior umidade, tendem a aumentar a perda de massa por causa do derretimento em vez da sublimação. A elevação da umidade nos trópicos externos pode alterar as geleiras dominadas pela sublimação (nos trópicos externos e subtrópicos) e para as geleiras dominadas por derretimento. Observa-se que as geleiras próximas da ZCIT (trópicos internos e trópicosexternos úmidos do sul) estão recuando mais rapidamente como uma resposta ao aquecimento global, enquanto que as geleiras nos trópicos externos úmidos do norte e trópicos externos secos mostraram recuo relativamente mais lento. Possivelmente isso pode ser devido à ocorrência de fases frias do El Niño - Oscilação Sul (ENOS) conjuntamente com a Oscilação Decenal do Pacífico (ODP). As anomalias observadas nas variáveis meteorológicas seguem os padrões de ODP e as variações anuais de linha de neve seguem eventos de El Niño particularmente na fase ODP quente. No entanto, uma forte correlação entre as variações da linha de neve e dos fenômenos ENOS (e ODP) não está estabelecida. As geleiras do Equador mostram menos retração em resposta à tendência de aquecimento se comparadas às observações feitas por outros pesquisadores na Colômbia e na Venezuela, provavelmente devido à grande altitude das geleiras equatorianas. Em poucas palavras, as geleiras menores e em baixas altitudes nos trópicos internos e trópicos externos úmidos do sul estão desaparecendo mais rapidamente do que outras geleiras nos Andes tropicais. Também se observou neste estudo a existência de uma propriedade direcional no recuo das geleiras, o que não se observou em quaisquer outros estudos recentes. As geleiras nas cordilheiras leste do Peru e da Bolívia, que alimentam muitos rios nos lados leste das cordilheiras orientais, estão recuando do que aquelas geleiras situadas nas encostas ocidentais dos Andes tropicais.Recent decades, particularly since the late 1970s, witnessed a rapid retreat of glaciers in many parts of the tropical Andes. A warming trend is observed in this region during the same period, with a recent hiatus since the early 2010s. However, this hiatus is observed to have not influenced the retreat of high elevation glaciers in the tropical Andes. Due to the emergence of high spatial and spectral resolution images and high quality digital elevation models (DEM), it is now possible to understand the multi-temporal glacier changes compared with the techniques that existed a few decades before. We calculated the snowline variations of selected glaciers along the tropical Andes since the early 1980s. The maximum snowline observed during the dry season (austral winter) in the tropics can be considered as nearly equivalent to the equilibrium line that separates the accumulation zone from the ablation zone. In order to reduce the error in the estimated snowline, glaciers with slopes < 20o only were considered in this research. Depending on the study region and the presence of cloud cover, images from multiple sources were selected. Landsat series (MSS, TM, ETM+, and OLI), EO1 OLI, ASTER, and IRS LISS III images were used along with digital elevation models (DEM) from ASTER GDEM-v2. Three wavebands (TM5 - Middle Infrared, TM4 - Near Infrared, and TM2 - Green) were used to calculate the dry season snowline, after applying suitable threshold values to TM4 and TM2. Meteorological datasets from multiple sources were also analysed to observe the changes in precipitation, temperature, and humidity that influence key glaciological parameters such as the mass balance and the equilibrium line. Representative glaciers in the inner and the outer tropical Andes were considered separately within a new framework, which is based on the precipitation, humidity, and temperature conditions along the South America. In this framework, tropical Andes are classified in to inner tropics, northern wet outer tropics, southern wet outer tropics, and dry outer tropics. Cotopaxi ice-covered volcano, Ecuador (inner tropics), Nevado Caullaraju-Pastoruri Glacier, Cordillera Blanca, Peru (northern wet outer tropics), Nevado Cololo, Cordillera Apolobamba, Bolivia (southern wet outer tropics), and Nevado Coropuna, Cordillera Ampato Peru and Nevado Sajama, Cordillera Occidental, Bolivia (dry outer tropics) are the representative glaciers in each group considered in this study. Inner tropical glaciers, particularly those situated near the January Intertropical Convergence Zone (ITCZ), are more vulnerable to increases in temperature and these glaciers are less sensitive to variations in precipitation. In contrast, outer tropical glaciers respond to precipitation variability very rapidly in comparison with the temperature variability, particularly when moving towards the subtropics. Mass balance dependency on sublimation characteristics also increases from the inner tropics to the outer tropics. Warming conditions with higher humidity tends to enhance mass loss due to melting rather than sublimation. Increased humidity observed in the outer tropics may change the sublimation dominated glaciers in the outer tropics and subtropics to melting dominated ones in the future. It is observed that the glaciers above and near the January ITCZ (inner tropics and southern wet outer tropics) are retreating faster as a response to global warming, whereas the glaciers in the northern wet outer tropics and dry outer tropics show relatively slower retreat. This can be possibly due to the occurrence of cold phases of El Niño-Southern Oscillation (ENSO) and Pacific Decadal Oscillation (PDO) together. The observed anomalies in the meteorological variables slightly follow PDO patterns and the variations in annual snowlines follows El Niño events, particularly when in phase with warm PDO. However, a strong correlation between snowline variations and ENSO (and PDO) is not established. Mountain glaciers in Ecuador show less retreat in response to the warming trend compared with observations done by other researchers in Colombia and Venezuela, probably due to very high altitude of the Ecuadorean glaciers. In a nutshell, smaller glaciers at lower altitudes in the inner tropics and the southern wet outer tropics are disappearing faster than other glaciers in the tropical Andes. Another observation made in this study is the directional property of glacier retreat, which was not covered in any other recent studies. Those glaciers on the eastern cordilleras of Peru and Bolivia, which feed many rivers on the eastern sides of the eastern cordilleras, are retreating faster than those glaciers situated on the western sides

Global Disappearance of Tropical Mountain Glaciers: Observations, Causes, and Challenges

This article reviews the current status of tropical glaciers in the South American Andes, East Africa, and Australasia by shedding light on past, present, and future glacier coverage in the tropics, the influence of global and regional climates on the tropical glaciers, the regional importance of these glaciers, and challenges of ongoing glacier recessions. While tropical glaciers have predominantly receded since the Little Ice Age, the rate of shrinkage has accelerated since the late 1970s as a result of climate changes. As a result, socio-ecological implications occur around ecosystem health, natural hazards, freshwater resources, agriculture, hydropower, mining, human and animal health, traditions and spirituality, and peace

Identificação da influencia do El Niño: oscilação sul e oscilação decenal do Pacífico sobre as geleiras andinas tropicais usando sensoriamento remoto e parâmetros climáticos

Nas últimas décadas, particularmente desde a década de 1970, testemunhou-se um rápido recuo das geleiras em várias partes dos Andes tropicais. Uma tendência de aquecimento foi observada na região durante o mesmo período, com um hiato recente desde no início de 2010. No entanto, este hiato pode não ser o principal fator a influenciar as observações de aquecimento e recuo das geleiras em altitudes elevadas nos Andes tropicais. Com o surgimento de imagens de alta resolução espacial e espectral, e de modelos digitais de elevação (MDE) de alta resolução, agora é possível compreender as mudanças multitemporais das geleiras, o que era difícil de realizar utilizando as técnicas tradicionais e os dados de baixa resolução. Neste trabalho foram calculadas as variações da linha de neve das geleiras selecionadas ao longo dos Andes tropicais desde o início de 1980. A linha de neve máxima observada durante a estação seca (inverno austral) nos trópicos pode ser considerada como equivalente à linha de equilíbrio que separa a zona de acumulação da zona de ablação. A fim de reduzir o erro na estimativa da linha de neve foram consideradas somente as geleiras com declividades menores que 20o. Dependendo da região estudada e da presença de cobertura de nuvens, foram selecionadas imagens de várias fontes. As imagens da série Landsat (MSS, TM, ETM+ e OLI), EO1 OLI, ASTER e IRS LISS III foram usadas junto com MDE do ASTER GDEM-v2. Três bandas espectrais (TM5 - infravermelho médio, TM4- infravermelho próximo e TM2 - verde) foram utilizadas para calcular a linha de neve durante a estação seca, aplicando limiares adequados para TM4 e TM2. Os conjuntos de dados meteorológicos de várias fontes também foram analisados para observar as mudanças na precipitação, na temperatura e na umidade que influenciam os parâmetros glaciológicos como: o balanço de massa e a linha de equilíbrio. Geleiras representativas nos trópicos internos e trópicos externos foram consideradas separadamente dentro de um novo quadro, que foi baseado na precipitação, umidade e condições de temperatura ao longo da América do Sul. Neste âmbito, os Andes tropicais são classificados em trópicos internos, trópicos externos úmidos do norte, trópicos externos úmidos do sul e os trópicos externos secos. O Vulcão Cotopaxi no Equador (trópicos internos), o Nevado Caullaraju-Pastoruri que é uma geleira na Cordilheira Branca no Peru (trópicos externos úmidos do norte), o Nevado Cololo na Cordilheira Apolobamba na Bolívia (trópicos externos úmidos do sul), o Nevado Coropuna na Cordilheira Ampato no Peru e o Nevado Sajama na Cordilheira Ocidental da Bolívia (trópicos externos secos) são as geleiras representativas de cada grupo consideradas neste estudo. As geleiras tropicais nos trópicos internos, especialmente as situadas perto da Zona de Convergência Intertropicais (ZCIT), são mais vulneráveis a aumentos na temperatura e menos sensíveis a variações na precipitação. Em contraste, as geleiras nos trópicos externos respondem à variabilidade de precipitação muito rapidamente em comparação com a variação de temperatura, particularmente quando se deslocam para as regiões subtropicais. A dependência do balanço de massa sobre as características de sublimação também aumenta a partir dos trópicos internos para os trópicos externos. As condições de aquecimento, com maior umidade, tendem a aumentar a perda de massa por causa do derretimento em vez da sublimação. A elevação da umidade nos trópicos externos pode alterar as geleiras dominadas pela sublimação (nos trópicos externos e subtrópicos) e para as geleiras dominadas por derretimento. Observa-se que as geleiras próximas da ZCIT (trópicos internos e trópicosexternos úmidos do sul) estão recuando mais rapidamente como uma resposta ao aquecimento global, enquanto que as geleiras nos trópicos externos úmidos do norte e trópicos externos secos mostraram recuo relativamente mais lento. Possivelmente isso pode ser devido à ocorrência de fases frias do El Niño - Oscilação Sul (ENOS) conjuntamente com a Oscilação Decenal do Pacífico (ODP). As anomalias observadas nas variáveis meteorológicas seguem os padrões de ODP e as variações anuais de linha de neve seguem eventos de El Niño particularmente na fase ODP quente. No entanto, uma forte correlação entre as variações da linha de neve e dos fenômenos ENOS (e ODP) não está estabelecida. As geleiras do Equador mostram menos retração em resposta à tendência de aquecimento se comparadas às observações feitas por outros pesquisadores na Colômbia e na Venezuela, provavelmente devido à grande altitude das geleiras equatorianas. Em poucas palavras, as geleiras menores e em baixas altitudes nos trópicos internos e trópicos externos úmidos do sul estão desaparecendo mais rapidamente do que outras geleiras nos Andes tropicais. Também se observou neste estudo a existência de uma propriedade direcional no recuo das geleiras, o que não se observou em quaisquer outros estudos recentes. As geleiras nas cordilheiras leste do Peru e da Bolívia, que alimentam muitos rios nos lados leste das cordilheiras orientais, estão recuando do que aquelas geleiras situadas nas encostas ocidentais dos Andes tropicais.Recent decades, particularly since the late 1970s, witnessed a rapid retreat of glaciers in many parts of the tropical Andes. A warming trend is observed in this region during the same period, with a recent hiatus since the early 2010s. However, this hiatus is observed to have not influenced the retreat of high elevation glaciers in the tropical Andes. Due to the emergence of high spatial and spectral resolution images and high quality digital elevation models (DEM), it is now possible to understand the multi-temporal glacier changes compared with the techniques that existed a few decades before. We calculated the snowline variations of selected glaciers along the tropical Andes since the early 1980s. The maximum snowline observed during the dry season (austral winter) in the tropics can be considered as nearly equivalent to the equilibrium line that separates the accumulation zone from the ablation zone. In order to reduce the error in the estimated snowline, glaciers with slopes < 20o only were considered in this research. Depending on the study region and the presence of cloud cover, images from multiple sources were selected. Landsat series (MSS, TM, ETM+, and OLI), EO1 OLI, ASTER, and IRS LISS III images were used along with digital elevation models (DEM) from ASTER GDEM-v2. Three wavebands (TM5 - Middle Infrared, TM4 - Near Infrared, and TM2 - Green) were used to calculate the dry season snowline, after applying suitable threshold values to TM4 and TM2. Meteorological datasets from multiple sources were also analysed to observe the changes in precipitation, temperature, and humidity that influence key glaciological parameters such as the mass balance and the equilibrium line. Representative glaciers in the inner and the outer tropical Andes were considered separately within a new framework, which is based on the precipitation, humidity, and temperature conditions along the South America. In this framework, tropical Andes are classified in to inner tropics, northern wet outer tropics, southern wet outer tropics, and dry outer tropics. Cotopaxi ice-covered volcano, Ecuador (inner tropics), Nevado Caullaraju-Pastoruri Glacier, Cordillera Blanca, Peru (northern wet outer tropics), Nevado Cololo, Cordillera Apolobamba, Bolivia (southern wet outer tropics), and Nevado Coropuna, Cordillera Ampato Peru and Nevado Sajama, Cordillera Occidental, Bolivia (dry outer tropics) are the representative glaciers in each group considered in this study. Inner tropical glaciers, particularly those situated near the January Intertropical Convergence Zone (ITCZ), are more vulnerable to increases in temperature and these glaciers are less sensitive to variations in precipitation. In contrast, outer tropical glaciers respond to precipitation variability very rapidly in comparison with the temperature variability, particularly when moving towards the subtropics. Mass balance dependency on sublimation characteristics also increases from the inner tropics to the outer tropics. Warming conditions with higher humidity tends to enhance mass loss due to melting rather than sublimation. Increased humidity observed in the outer tropics may change the sublimation dominated glaciers in the outer tropics and subtropics to melting dominated ones in the future. It is observed that the glaciers above and near the January ITCZ (inner tropics and southern wet outer tropics) are retreating faster as a response to global warming, whereas the glaciers in the northern wet outer tropics and dry outer tropics show relatively slower retreat. This can be possibly due to the occurrence of cold phases of El Niño-Southern Oscillation (ENSO) and Pacific Decadal Oscillation (PDO) together. The observed anomalies in the meteorological variables slightly follow PDO patterns and the variations in annual snowlines follows El Niño events, particularly when in phase with warm PDO. However, a strong correlation between snowline variations and ENSO (and PDO) is not established. Mountain glaciers in Ecuador show less retreat in response to the warming trend compared with observations done by other researchers in Colombia and Venezuela, probably due to very high altitude of the Ecuadorean glaciers. In a nutshell, smaller glaciers at lower altitudes in the inner tropics and the southern wet outer tropics are disappearing faster than other glaciers in the tropical Andes. Another observation made in this study is the directional property of glacier retreat, which was not covered in any other recent studies. Those glaciers on the eastern cordilleras of Peru and Bolivia, which feed many rivers on the eastern sides of the eastern cordilleras, are retreating faster than those glaciers situated on the western sides

Assessment of Small-Scale Ecosystem Conservation in the Brazilian Atlantic Forest: A Study from Rio Canoas State Park, Southern Brazil

The efficiency of the environmental management of a territory largely depends on previous surveys and systematic studies on the main elements and conditions of the physical environment. We applied remote sensing and digital image processing techniques (Principal Component Analysis and supervised classification) to Landsat imagery for analyzing the spatiotemporal land cover changes occurred in the Rio Canoas State Park in Brazil and its surrounding area from 1990 to 2016. Reforested areas around the park with exotic species is a part of the region&#8217;s economy and a number of industries depend on it for raw materials. However, it is a matter of concern to avoid contamination with such invasive species, due to the proximity of the Park. From 1990 to 2004, more than 95% of the study area was unchanged and showed minimal distinction in land cover over the 14 years. This was mainly due to the continuous presence of agricultural monocultures around the Park without significant increases (only 3.1% of land cover change during this period). Regarding the interior of the Rio Canoas State Park, from 1990 to 2004, there was no increase in the area of exposed soil. The analysis of the surrounding areas of the park from 2004 to 2016 showed that 5663.78 ha (12.2% of the area) of the land cover has been changed, in most areas, due to reforestation by Pinus sp. Notable changes occurred within the park (established in 2004) between 2004 and 2016&#8212;there was a partial regeneration of natural species diversity, a small number of invasive species (Pinus sp.) and removal of agricultural activities within the park, which contributed a 6.6% (75.45 ha) change in its land cover. We verified that 92.51% (1048.40 ha) of the areas inside the park were unchanged. The results demonstrated that actions were conducted to preserve the natural vegetation cover within the park and to reduce the impacts of anthropogenic activities, including the invasion of exotic species from the surrounding reforested areas into the natural habitat of the park. Given this, our study can aid the environmental management of the Park and its surrounding areas, enabling the monitoring of environmental legislation, the creation of a management plan, and can guide new action plans for the present study area and can be applied to other similar regions

El Nino - Southern Oscillation (ENSO) influence on the Ice-covered Sajama Volcano, Bolivia, over the last three decades (1984-Present)

This paper describes monitoring of the ice-covered Sajama Volcano in the Bolivian Andes from 1984 to 2012 and the influence of El Niño-Southern Oscillation on the mass balance changes. IRS-P6 LISS-III, Landsat TM and ETM+ images taken during May-August months were used for this study. Ocean Niño indices and precipitation data from various gauging stations around the study site were also used. Global warming scenarios and mass balance changes of tropical glaciers were found to be highly correlated. It is seen that the Sajama ice-cap had been undergone a remarkable fluctuations with the variations in ENSO. Since this ice-covered volcano is situated about 100 km from the Pacific coast, it is well suited for the study of ENSO impact on tropical glaciers. It is well known that remote sensing is a powerful tool in monitoring mountain glaciers and ice-caps, when combined with field data and meteorological datasets. Glacier area and snowline altitudes were also calculated for every year. These values were compared with the ENSO indices and meteorological data. It is found that the snowline altitudes are base area values were fluctuated with the occurrence of warm and cold face of ENSO. A three dimensional representation of ice covered area in every 5 years is created using GlobalMapper to understand how the glacier have been changed during this period.Pages: 8637-864